專利名稱：一種富硅礦物硅肥的理化綜合促釋制備方法
技術領域：
本發明屬于化工生產技術領域，具體涉及一種肥料及其制備方法，尤其是一種富硅礦物肥料的理化綜合促釋制備方法。
背景技術：
作物對硅的需求量很大，以水稻為例，水稻的吸硅量約為氮、磷、鉀吸收總量的2倍。據各地對水稻試驗結果表明，在缺硅土壤上施用硅肥一般可增產15 25%，其他農作物均有顯著增產。硅已在可持續農業中發揮著前所未有的重要作用。我國存在大面積的缺硅土壤，據初步調查表明，我國缺硅耕地占全國耕地面積的 50%左右，這已成為農作物生產的主要限制因素，尤其是中國南方的酸性土壤缺硅更嚴重。目前用石英砂制作硅肥僅以水玻璃為原料，水玻璃制造硅肥需把石英巖和純堿磨細拌勻后在熔爐內于1300 1400°C溫度下熔化，這種制備方法能耗非常高，對設備要求也很高，且采用這種方法制備得到的硅肥施入土壤后易被固定，肥效短。按每667m2施用硅肥50 kg計，年需硅肥3000 5000萬t。排除硅肥肥效因素，因受原料、生產工藝及能耗、設備等原因限制，目前硅肥生產主要集中在個別省份，據不完全統計，我國硅肥年生產能力在100萬t左右，距離我國每年需求3000 5000萬t的硅肥市場來說，硅肥生產還存在巨大的缺口和發展空間。

發明內容
本發明的目的是克服現有硅肥生產技術中需要高溫熔化、能耗高、生 廣成本聞等技術不足，提供一種新的富娃礦物的理化綜合促釋制備方法。本發明的目的通過以下技術方案予以實現
提供一種富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，是在富硅礦物原料中加入適宜和適量的活化劑混勻，再加入適量的水后研磨成勻漿，干燥即得；
本發明提供一種更為優選的技術方案，是在富硅礦物原料中加入適宜和適量的活化劑混勻，再加入適量的水后研磨成勻漿，經微波處理后干燥后即得。所述活化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、有機堿、味精渣、酵母渣、糠醛渣或檸檬酸渣中的一種或幾種的混合物；所述有機堿優選黑液、木質素磺酸鈉或木質素磺酸鉀中的一種或幾種的混合物；
所述活化劑與富硅礦物原料的質量比為0. 03 0. 50:1 ;優選的比例為0. 05 0.15:1。本發明采用上述活化劑均可單獨或混合用于活化。在加入多種活化劑時，每一種活化劑之間的比例不做嚴格限定，其總加入量不宜超過其中一種應加入量的最大值。。在本發明工藝條件下，本發明所述富硅礦物原料可利用多種富硅礦物資源，優選石英砂、河砂、鑰礦渣以及其他尾礦渣中的一種或幾種的混合物。本發明方法中，將所述富硅礦物原料和活化劑混勻后加入適量的水后研磨成勻漿時，優選加水的量為富硅礦物原料和活化劑總質量的9 15%，更為優選的比例為10 12%。所述加水后研磨的時間優選為5 30分鐘。所述微波處理的微波功率為600 900W，處理時間為I 30分鐘。優選地，所述微波處理的微波功率為700W，處理時間為5分鐘。所述干燥溫度為60 90°C即可，如果可利用工廠微波處理的余熱，則干燥溫度為60 30CTC,干燥至水分含量為5% (質量百分比含量)，干燥時間為30 60分鐘。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
雖然現有研究成果表明采用活化劑對肥料進行促釋是提高肥料有效性的有效技術手段，但針對富硅礦物的有效促釋的技術方案尚屬空白，尋找適宜的活化劑組成活化體系是 技術難點，而基于活化態有效性確定活化劑的種類和用量以保證促釋效果是本發明經過大量實驗和不斷分析總結獲得的技術方案，通過對富硅礦物針對性的活化，使石英砂等原料在常溫常壓條件下實現有效活化，促進其養分釋放，使之與作物吸收實現動態供求平衡。本發明進一步總結出更加優化的活化劑和微波處理聯用的技術方案，實現富硅礦物的綜合促釋，減少能耗，從而顯著降低成本，并顯著提高硅肥產品的硅釋放效率，在溫和條件下利用更為豐富的富硅礦物資源制備得到理想的硅肥，所得硅肥的硅釋放效率提高200多倍，效果十分顯著；后續的干燥處理非常簡單易行，可利用微波處理的熱效應完成干燥，進一步降低成本。在本發明技術方案基礎上，可以成功地利用原料廣泛的石英砂、河砂、富硅尾礦渣等，既可以降低原料成本也可以就地取材而降低運輸成本，解決我國硅肥生產中，因受原料、生產工藝及能耗、設備等原因限制造成的巨大缺口。本發明所采用的活化劑，包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣是常規商品，黑液、木質素磺酸鈉、木質素磺酸鉀等有機堿是造紙廠及化工廠的副產品，味精渣、酵母渣、糠醛渣、檸檬酸渣等為生產企業的廢棄物，原料易得，并實現了廢物的高效利用。


圖I本發明活化石英砂X衍射主峰圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和具體實施例進一步詳細說明本發明。本發明實施例采用的原料和設備均為本技術領域常規市購的原料和常規使用的設備。實施例I對比試驗
本發明采用以下分析和測定方法來評價產品的性能
I水溶性硅釋放的測定稱取0. 5g硅肥樣品置入100 mL的塑料離心管中，加入純水50mL,搖勻,振蕩15min (振蕩機速率180 r/min),離心IOmin (轉速為5000 r/min),上清液過濾，得濾液I。往不溶物中再加入純水50mL,搖勻,振蕩15min (振蕩機速率180r/min),離心IOmin (轉速為5000 r/min),上清液過濾,得濾液II。重復一次,得濾液III。采用娃鑰藍比色法，分別測定上述三次浸提的水溶性硅含量。2結構分析用X射線衍射技術、紅外光譜測定其晶體結構的變化。
X衍射的分析結果表明，與石英砂相比，促釋硅肥的衍射峰值降低，說明經理化綜合促釋處理后，促釋硅肥的晶體結構向無定形轉化。氫氧化鈉-微波聯用處理
(I)在石英砂(大于100目，遼寧錦州產)中加入氫氧化鈉個體)活化劑，氫氧化鈉與石英砂的質量比為0. 05:1，加10% (加水的質量是氫氧化鈉與石英砂總質量的10%)的水，常溫常壓下在研缽或球磨機中研磨約5分鐘。(2 )將步驟(I)研磨后的混合料經微波處理5分鐘，微波功率為700W ；
(3)步驟(2)處理后的混合料在烘箱中于60°C左右干燥至含水量為5%以下即成為促釋硅肥。單一氫氧化鈉處理
(1)在石英砂(同上)中加入氫氧化鈉(固體)活化劑，氫氧
化鈉與石英砂的質量比為0. 05:1，加氫氧化鈉與石英砂總質量10%的水，常溫常壓下研磨約5分鐘；
(2)步驟(I)處理后的混合料在烘箱中于60°C左右干燥至含水量5%
以下即成為促釋硅肥。單一微波處理
(1)將與上述處理方法中等量的石英砂(同上)加10%水(石英砂質量的10%)研磨5min，經微波處理5分鐘，微波功率為700W ；
(2)步驟(I)處理后的混合料在烘箱設備中于60°C左右干燥至含水量為5%以下即成為促釋硅肥。將A、B、C方法處理的促釋硅肥進行水浸提試驗，結果見表I所示，結果表明，與原料石英砂相比，活化劑處理石英砂(B)的水溶性硅顯著提高了 93倍，而微波處理石英砂(C)的水溶性硅是石英砂的I. 9倍，且差異不顯著。但活化劑與微波聯用處理(A)石英砂的水溶性硅非常顯著地增加，增加幅度高達200多倍。由此可見，本發明活化劑與微波聯用處理石英砂的活化效果明顯優于單一處理技術手段，理化綜合促釋具有顯著的協同效應。表I各處理方法促釋娃肥的娃含量(Si, mg/kg)
I I * cK 3 1 "O ￡尤益.靈 I
對麗石英砂原料 I 17.4818.47 12.9248.87 |
■氧化納-聯用*環 CA) 10473.17406.64 I , 25ICWI, 061
氮氧化鈉處理(B) 3928. 2239& 05 2 42. 24584* €7 丨
徹波處理 CO 180.8733. €5 2E 8993.21 |
X衍射的分析結果見附圖I所示，由附圖I可見，與石英砂(I號曲線)原料相比，氫氧化鈉-微波聯用處理(4號曲線)、氫氧化鈉處理(3號曲線)和微波處理(2號曲線)得到的促釋硅肥的衍射峰值降低，說明經理化綜合促釋處理后，促釋硅肥的晶體結構向無定形轉化。栽培評價結果將商品硅鉀肥、氫氧化鈉-微波聯用處理(A)得到的促釋硅月巴、氫氧化鈉處理(B)得到的促釋硅肥的和微波處理(C)得到的促釋硅肥進行作物盆栽試驗。實驗結果顯示，與商品硅鉀肥等重量施肥條件下，氫氧化鈉-微波聯用處理(A)而氫氧化鈉處理(B)得到的促釋硅肥的肥效與商品硅鉀肥相當或更好，硅的釋放增加，肥料利用率高，生物有效性高。單一微波處理(C)得到的促釋硅肥的肥效低于商品硅鉀肥。
實施例2
(1)在石英砂中加入氫氧化鈉，氫氧化鈉與石英砂的質量比為0.1:1，加氫氧化鈉與石英砂的總質量的10%的水，研磨約25分鐘(常溫常壓下)；
(2)經功率為700W的微波處理5分鐘；
(3)在80°C左右干燥水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例3
(1)在河砂(常規河砂，大于100目，下同)中加入木質素磺酸鈉活化劑，木質素磺酸鈉與石英砂的質量比為0. 15:1，加入木質素磺酸鈉與石英砂的總質量的25%的水，研磨約15分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理30分鐘；
(3)在60°C左右干燥水分降至5%以下即成為促釋硅肥。實施例4
(1)在石英砂中加入氫氧化鈉活化劑，氫氧化鈉與石英砂的質量比為0.05:1，加氫氧化鈉與石英砂的總質量的10%的水，研磨約12分鐘；
(2)在200°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例5
(1)在石英砂中加入氫氧化鈉活化劑，加入量與石英砂的質量比為0.1:1，加10%的水，研磨約20分鐘；
(2)在200°C左右干燥至水分含量降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例6
(1)在河砂中加入氫氧化鈉活化劑，氫氧化鈉與河砂的質量比為0.05:1，加10%7jC，研磨約18分鐘；
(2)在100°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例7
(1)在河砂中加入木質素磺酸鈉活化劑，木質素磺酸鈉與河砂的質量比為0.15:1，力口10%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為800W的微波處理10分鐘；
(3)在80°C左右干燥至水分含量降至5%以下)，即成為促釋硅肥。實施例8
(1)在鉀長石(產地安徽岳西)中加入氫氧化鈉活化劑，氫氧化鈉與鉀長石的質量比為0. 05:1，加15%的水，研磨約20分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理10分鐘；
(3)在60°C左右干燥至水分含量降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例9
(I)在鉀長石中加入木質素磺酸鈉活化劑，木質素磺酸鈉與鉀長石的質量比為0. 15:1，加15%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為600W的微波處理30分鐘；
(3)在60°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例10
(1)在鑰礦渣(廣東五華)中加入氫氧化鈉活化劑，氫氧化鈉與鉀長石的質量比為0. 05:1，加25%的水，研磨約20分鐘；
(2)經功率為900W的微波處理30分鐘；
(3)在60°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。
實施例11
(1)在石英砂中加入氫氧化鈉、木質素磺酸鈉兩種活化劑，氫氧化鈉與石英砂的質量比為0. 05:1，木質素磺酸鈉與石英砂的質量比為0. 01:1，加10%的水，研磨約20分鐘；
(2)在60°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例12
(1)在石英砂中加入氫氧化鈉、木質素磺酸鈉兩種活化劑，氫氧化鈉與石英砂的質量比為0. 05:1，木質素磺酸鈉與石英砂的質量比為0. 05:1，加5%的水，研磨約20分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理5分鐘；
(3)在60°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例13
(1)在石英砂中加入氫氧化鈉、氧化鈣兩種活化劑，氫氧化鈉加入量與石英砂的質量比為0. 05:1，氧化鈣加入量與石英砂的質量比為0. 05:1，加5%的水，研磨約20分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理5分鐘；
(3)在70°C左右至水分降至5%以下，干燥即成為促釋硅肥。實施例14
(1)在石英砂中加入木質素磺酸鈉、氫氧化鉀兩種活化劑，木質素磺酸鈉與石英砂的質量比為0. 15:1，氫氧化鉀與石英砂的質量比為0. 05:1，加20%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為800W的微波處理20分鐘；
(3)在90°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例15
(1)在河砂中加入氫氧化鈉、氧化鈣兩種活化劑，氫氧化鈉加入量與河砂的質量比為0. 08:1，氧化鈣加入量與河砂的質量比為0. 02:1，加10%的水，研磨約20分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理10分鐘；
(3)在60°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例16
(1)在鑰礦渣中加入氫氧化鈉、氧化鈣兩種活化劑，氫氧化鈉與鑰礦渣的質量比為0. 05:1，氧化鈣與鑰礦渣的質量比為0. 02:1，力口 10%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為功率為800W的微波處理10分鐘；
(3)在90°C左右干燥即成為促釋硅肥。實施例17
(I)在石英砂加入味精渣(味精廠廢液沉淀)活化劑，味精渣與石英砂的質量比為0. 15:1，加25%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理10分鐘；
(3)在80°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。實施例18
(1)在石英砂中加入檸檬酸渣(檸檬酸廠廢液沉淀)活化劑，檸檬酸渣與石英砂的質量比為0. 05:1，加10%水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為800W的微波處理10分鐘；
(3)在90°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。
實施例19
(1)在石英砂中加入味精渣、糠醛渣(糠醛廠廢渣)兩種活化劑，味精渣石英砂的質量比為0. 15:1，糠醛渣與石英砂的質量比為0. 1:1，加25%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理20分鐘；
(3)在90°C左右干燥即成為促釋硅肥。實施例20
(1)在河砂中加入酵母渣、氧化鈣兩種活化劑，酵母渣與河砂的質量比為0.20:1，氧化鈣與河砂的質量比為0. 1:1，加25%的水，研磨約30分鐘；
(2)經功率為700W的微波處理10分鐘；
(3)在80°C左右干燥至水分降至5%以下，即成為促釋硅肥。本發明實施例2 20制備的促釋硅肥的水溶性都得到顯著提高，尤其是實施例2、
3、7 20活化劑與微波聯用處理(A)石英砂的水溶性硅非常顯著地增加，增加幅度達200倍。促釋硅肥的肥效與商品硅鉀肥相當或更好，硅的釋放增加，肥料利用率高，生物有效性聞。
權利要求
1.一種富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于是在富硅礦物原料中加入適宜和適量的活化劑混勻，再加入適量的水后研磨成勻漿，干燥即得； 所述活化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、有機堿、味精渣、酵母渣、糠醛渣或檸檬酸渣中的一種或幾種的混合物； 所述活化劑與富硅礦物原料的質量比為0. 03 0. 50:1 ;優選的比例為0. 05 0.15:1。
2.根據權利要求I所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于是在富硅礦物原料中加入適宜和適量的活化劑混勻，再加入適量的水后研磨成勻漿，經微波處理后干燥后即得。
3.根據權利要求I或2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于所述有機堿為黑液、木質素磺酸鈉或木質素磺酸鉀中的一種或幾種的混合物。
4.根據權利要求I或2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于所述富硅礦物原料為石英砂、河砂、鑰礦渣或尾礦渣中的一種或幾種的混合物。
5.根據權利要求I或2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于將所述富硅礦物原料和活化劑混勻后加入適量的水后研磨成勻漿時，加水的量為富硅礦物原料和活化劑總質量的9 15%。
6.根據權利要求5所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于加水的量為富硅礦物原料和活化劑總質量的10 12%。
7.根據權利要求I或2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于所述研磨時間為5 30分鐘。
8.根據權利要求2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于所述微波處理的微波功率為600 900W ;優選700W。
9.根據權利要求2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于所述微波處理的處理時間為I 30分鐘；優選5分鐘。
10.根據權利要求I或2所述富硅礦物的理化綜合促釋制備方法，其特征在于所述干燥溫度為60 300°C。
全文摘要
本發明公開了一種富硅礦物的理化綜合促釋制備方法。本發明是在富硅礦物原料中加入適宜和適量的活化劑混勻，加水研磨成勻漿，干燥即得；或者將勻漿再經微波處理后干燥后即得；所述活化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、有機堿、味精渣、酵母渣、糠醛渣或檸檬酸渣中的一種或幾種的混合物；所述活化劑與富硅礦物原料的質量比為0.03～0.50:1。本發明實現了富硅礦物的綜合促釋，減少能耗，顯著降低成本，并顯著提高硅肥產品的硅釋放效率，在溫和條件下利用更為豐富的富硅礦物資源制備得到理想的硅肥。
文檔編號C05G1/00GK102757274SQ20121022139
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月30日 優先權日2012年6月30日
發明者劉可星, 劉輝, 廖宗文, 毛小云, 王俊 申請人:華南農業大學